표시입자를 이용한 가상경계법이 적용된 FDS 코드

초록

Fire Dynamic Simulator(FDS)는 화재모사 및 연기 거동에 널리 사용되는 화재전용 모사 시뮬레이터이다. 2000년 처음 일반에 공개된 이후로 지속적인 판올림 발표를 통해 기능을 발전시켜가고 있으며 현재는 버전 5까지 발표된 상태이다. 이에 대한 유지 관리는 미국 표준기술연구소(NIST)에서 맡고 있다.(1) FDS는 기본적으로 미약하게 압축될 정도의 저속 유동을 가정하며, 직교좌표계에 정렬된 직육면체 장애물만을 구현가능하다.(2) 특히 곡면 구현이 되지 않는 단점에도 불구하고, 빠른 계산 속도와 LES 모사 기법에서 기인한 정확도를 확보함으로써, 화재 성상과 연기의 동적 거동을 정확히 관찰할 수 있는 장점으로 인해 널리 사용되어 왔다. 최근에는 새로운 버전인 FDS6의 개발 과정에서 곡면을 구현할 수 있는 가상경계법이 코드에 적용되고 있는 것이 알려졌다.(3) 그러나 아직 단순한 형상인, 원형 실린더 및 구(sphere)에 국한된 형상 구현만이 가능한 상태이다. 따라서 본연구에서는 임의 형상의 장애물 구현이 까능한 표시입자(marker particles) 방법을 FDS에 적용함으로써, 자유로운 곡면 구현까지 가능한 새로운 FDS를 개발함으로써, 이를 이용한 화재모사 및 유동 해석에 대한 폭넓은 활용에 기여하고자 한다.